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静心探索重要的基础科学问题不求“短平快”70后物理学家翁红明******

　　翁红明在讲解电子运输理论。

　　田春璐摄

　　人物简介：

　　翁红明，1977年出生，现为中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室研究员、博士生导师。主要致力于凝聚态物理计算方法和程序的开发以及新奇量子现象的计算研究，成果入选2015年度中国科学十大进展、英国物理学会《物理世界》2015年度十大突破、美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等。

　　在中科院物理研究所（以下简称“物理所”）的年轻人里，研究员翁红明是小有名气的一位。就在刚刚过去的2022年，他因在数学物理学领域的杰出贡献，获得第四届“科学探索奖”。

　　在国际计算凝聚态物理研究领域，翁红明成果颇丰。其中最为人称道的，是他和同事们合作首次在固体中观测到外尔费米子和三重简并费米子的准粒子。这是国际上物理学研究的重要科学突破，对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的诞生具有非常重要的意义。

　　自由思考、厚积薄发，真正对人类文明有所贡献

　　1928年，英国物理学家保罗·狄拉克提出了描述相对论电子态的狄拉克方程。1929年，德国科学家赫尔曼·外尔指出，当质量为零时，狄拉克方程描述的是一对重叠的具有相反手性的新粒子，即外尔费米子。这种神奇的粒子带有电荷，却不具有质量，因而具有确定的手性（指一个物体不能与其镜像相重合，如我们的双手，左手与右手互成镜像，但不能重合）。

　　但是80多年过去了，科学家们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。直到2015年1月初，中科院物理所方忠研究员带领的研究组与普林斯顿大学研究小组合作，从理论上预言了在以砷化钽为代表的一批材料中存在着外尔费米子。此后，这个理论预言经过实验得到了进一步验证。

　　在研究过程中，翁红明发挥了至关重要的作用。他从发表于1965年的一篇实验文献中受到启发，并通过第一性原理计算，初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料可能是无需进行调控的、本征的外尔半金属。这类材料能够合成，没有磁性，没有中心对称，是实验制备、检测都非常便捷的绝佳材料。

　　翁红明说：“这一发现的难度在于，从众多材料中找到合适的对象犹如大海捞针，必须对外尔费米子和材料物理特性都有相当认识才行。”

　　在外尔费米子被发现的一年后，翁红明和同事们又进一步“预言”：在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态。

　　2017年6月，这个新预言被实验证实，三重简并费米子被首次观测到。这是物理所科研团队继拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后，在拓扑物态研究领域取得的又一次重要突破，引起国际物理学界广泛关注。

　　成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在物理所工作的经历：“这无关荣誉，我找到了更感兴趣、更加深入的研究领域和方向。”

　　自由思考、厚积薄发，一直是翁红明喜欢的学术氛围。他所追求的不是多发表文章，而是能攀登科学高峰，真正对人类文明有所贡献。

　　科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的

　　作为理论物理学家，翁红明专攻量子材料的计算和设计。

　　物理学通常分成两大类，即理论物理和实验物理。理论物理通过理论推导和公式推算得出的结论被称为“预言”，“预言”必须通过实验验证才能成为国际公认的科学事实。

　　在翁红明看来，他接连获得的几次重大发现，都离不开与同事们的通力合作。这，也是他做科研一直特别重视的一点。

　　“理论预言、样品制备和实验观测，这三个环节缺一个都不行。”翁红明说，“在当今科学领域细分程度非常高的情况下，科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有重要任务目标时，我们几个小组紧密合作，在理论、样品、实验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”

　　在许多人的想象中，理论物理学家的工作，就是每天独自埋头在稿纸堆里计算推演，然后坐着冥思苦想、灵光乍现。

　　但翁红明认为，计算推演的确要做，思考分析也不可少，但和同行们的交流也非常重要。他每天上班的第一件事就是查看和了解国际上最新的科研进展，然后分析、思考、计算，再把自己的想法跟同事们交流。“很多时候，我的一些想法，或者说突然的一些灵感，其实都是在思考、交流和工作过程当中产生的。”

　　“发现三重简并费米子”这一成果，就源于翁红明和石友国、钱天两位同事一次喝咖啡时的思想碰撞。

　　物理所的咖啡厅在学术界享有盛誉，不但因为咖啡好喝，也因为常有科研人员汇聚在此畅聊科学、各抒己见，聊着聊着，灵感经常“火花四射”。

　　和大家一样，翁红明、石友国和钱天工作之余也喜欢在咖啡厅一聚。翁红明有什么新想法会第一时间告诉他俩；石友国和钱天在实验过程中有什么新发现或疑惑，也会第一时间反馈给翁红明。

　　“闲聊中就能交换信息，我们的交流是完全敞开的，毫无保留地让大家知道彼此做了什么。”翁红明说。

　　翁红明告诉记者，在科研道路上，自己非常珍视的成功秘诀有两个，一个是注意总结和积累，另一个就是跟别人多交流。

　　“目前我努力发展基于大数据和人工智能的凝聚态物质科学研究，其实也是基于这两点考虑，因为所有人的知识积累都体现在这些数据当中。”翁红明说。

　　做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题

　　1977年，翁红明出生在江苏泰兴一户普通人家。他的父母都是农民，家里还有一个姐姐。

　　初中开始，翁红明第一次接触到物理，从此便沉迷其中。“物理让我对周围的世界有了更深入的了解和认识。”翁红明说。

　　兴趣是最好的老师。对物理的热爱，指引着翁红明叩开了物理科学的大门。

　　1996年，翁红明参加高考。在填报志愿时，他毫不犹豫地将所有的志愿都填上了物理。最终，他如愿被南京大学物理系录取。

　　南京大学的物理系在凝聚态物理领域积淀很深。翁红明在这一领域进行相关知识的学习与研究，一学就是9年，直到博士毕业。毕业后，他去了日本的东北大学金属材料研究所做博士后研究，主要研究各种材料的导电性质。

　　到日本一年半后，翁红明萌生了转换研究方向的想法。

　　“我想要转到计算方法和程序的发展上，这是凝聚态物理领域中一个最基础也是最具有核心竞争力的方向。”翁红明说，“如果想要在这个领域有长远发展，就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来，静下心来探索重要的基础科学问题，要比做一些“短平快”研究更有意义。

　　想归想，但真正下定决心，翁红明也经过了一番纠结。

　　他坦言：“当转到一个更基础的方向，也意味着你在未来的几年甚至是更长的时间里都需要耐得住坐冷板凳。所以必须做好思想准备，去做一些积累性的工作。”

　　2008年，翁红明的人生又有了一次重大转折。

　　那一年，物理研究所研究员、博士生导师方忠到日本访问交流，翁红明跟他进行了深入的交谈和讨论。

　　翁红明告诉记者：“他跟我介绍了当时做的一项很有意思的工作。虽然我那时并没有很深刻的理解，却受到很大的启发——做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题。”

　　在方忠的影响下，2010年，翁红明决定回到国内，入职物理研究所，成为方忠团队的一名成员。

　　翁红明说：“每个人在一生当中可能会跟很多人交往交谈，但在人生重要转折时刻能够给你启发的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启发，我觉得这是非常宝贵和幸运的。”

　　在新的一年里，翁红明说自己有很多研究工作要做，尤其是如何在拓扑电子学器件研究方面取得突破，促使拓扑电子态理论变成可落地应用的技术。而这，需要跟器件和应用等方向的研究人员进行交流和讨论。

　　翁红明相信，拓扑时代的黎明时分正在临近。（记者 吴月辉）

推动生态优先绿色发展 促进人与自然和谐共生******

　　作者：熊宇杰（安徽师范大学副校长、安徽省中国特色社会主义理论体系研究中心特约研究员）

　　党的二十大报告对“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”进行了部署，强调“尊重自然、顺应自然、保护自然，是全面建设社会主义现代化国家的内在要求。必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划发展”。长江经济带覆盖沿江十一个省市，横跨我国东中西三大板块，生态类型多样、自然资源丰富、地理环境复杂，生态区位极其关键，是对全球气候变化最为敏感的区域之一，是我国生态优先绿色发展主战场，对于建设人与自然和谐共生的现代化至关重要。

　　优化生物多样性主战场。生物多样性是经济社会可持续发展的基础，是生态安全和粮食安全的重要保障。受气候变化和人类活动影响，生物多样性减少，生态环境问题日益突出。保护生物多样性，重构人与自然和谐共生的复合生态系统，既是贯彻习近平生态文明思想、建设美丽中国的迫切要求，也是实现经济社会发展全面绿色转型的重要标志。党的二十大报告指出，“提升生态系统多样性、稳定性、持续性”“加快实施重要生态系统保护和修复重大工程”“实施生物多样性保护重大工程”。当前长江经济带经济发展总体平稳、结构优化，但生物多样性保护的结构性、根源性、趋势性压力仍有待进一步缓解。因此，有必要统筹考虑生物多样性保护和生态系统重构两大关键问题，基于重大科学研究平台探索科学方法和应用技术。习近平总书记在2019年中国北京世界园艺博览会开幕式上指出：“生态治理必须遵循规律，科学规划，因地制宜，统筹兼顾，打造多元共生的生态系统。”在遵循规律方面，生物多样性形成与演化机制、生态系统功能演变机制等重大基础理论方面亟须创新；在科学规划方面，生态系统动态监测评估、人与自然和谐共生的复合生态系统重构等关键共性技术有待发展。作为一个典型案例，扬子鳄国家级自然保护区与高校科研的合作，解决了扬子鳄规模化人工繁育技术等关键问题，修复和重建栖息地400多公顷，野外放归扬子鳄228条，为野生种群的复壮奠定了基础，为国家实施长江流域生物多样性保护发展战略提供了重要示范。

　　塑造循环经济主战场。循环经济理念是从资源利用的源头出发，在严格保护生态环境的前提下，全面提高资源利用效率，满足经济社会发展的合理需求。习近平总书记强调：“发展循环经济是提高资源利用效率的必由之路。”从近年来的实践看，循环经济理念不仅适用于城镇的工业产品需求，在乡村振兴方面也能起到巨大的推动作用。长江经济带具有充足的水资源，可以利用这一优势和特点，繁育濒临绝迹的贝类物种，建设淡水贝类养殖基地。淡水贝类具备极强的水质净化能力，可以将长江经济带沿线生活污水进行资源化利用，真正实现“肥水不流外人田”。党的二十大报告指出，实施全面节约战略，推进各类资源节约集约利用，加快构建废弃物循环利用体系。循环经济理念的实践运用，协同工业高质量发展、乡村振兴等工作布局，将有助于全面建立资源高效利用制度，为坚持和完善生态文明制度作出贡献。

　　重构生态系统主战场。实现碳达峰碳中和目标是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。党的二十大报告指出，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动。对于长江经济带来说，在积极稳妥推进碳达峰碳中和过程中，要实现碳排放与大气污染物、废水固废的协同治理。实现“双碳”目标与生态治理之间需要进一步协同，通过培育和利用森林、湿地和土壤的固碳能力，做好山水林田湖草沙一体化保护与修复，提升生态系统碳汇能力。在选择生态系统修复的实践路径时，需要兼顾不同地区之间发展水平的差异。即使同在长江经济带，不同地区在产业结构、经济发展、技术进步、资源禀赋等方面也存在较大差异。可以合理利用区域间的资源禀赋差异、产业链互补、技术比较优势、生态环境差异等条件，激活生态治理的协同效应，助力进一步完善生态文明制度。

　　打造生态产品主战场。习近平总书记指出：“生态环境保护和经济发展不是矛盾对立的关系，而是辩证统一的关系。把生态保护好，把生态优势发挥出来，才能实现高质量发展。”党的二十大报告强调，建立生态产品价值实现机制。建立生态产品价值实现机制是实现“绿水青山就是金山银山”的关键路径，需要积极探索政府主导、企业和社会各界参与、市场化运作、可持续的生态产品价值实现路径，把生态优势转化为综合发展优势。为实现“让保护修复生态环境获得合理回报”，需要发展“绿水青山”的内生性产业，如生态农业、特色旅游等。这些内生于“绿水青山”的产业培育需要坚持因地制宜，立足地方特色优势资源和发展条件，科学合理选择、规划和运营。例如，长江经济带水资源丰富，其生态治理试点乡村通过水体治理，恢复了沟塘、河湖、湿地等各类水体的自然连通，构建了各种类型的乡村水系循环系统。在此基础上，乡村发展相关水产业，同时打造水产品加工产业和旅游产业，实现了乡村宜居、产业发展和农民致富良性循环。此外，还要积极发展“绿水青山”派生、延伸和配套的外生性产业，构筑具有经济价值、生态价值和社会价值的生态经济体系。

　　建设生态文化主战场。习近平总书记指出：“要倡导环保意识、生态意识，构建全社会共同参与的环境治理体系，让生态环保思想成为社会生活中的主流文化。”党的二十大报告强调，倡导绿色消费，推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式。为加快构建以生态价值观念为准则的生态文化体系，需要从全民宣传教育、法治建设、文化传承与创新等方面进行综合推进。其中，加强生态文化传承与创新发展和推进生态文化产业发展可以有机结合起来，共同推进。长江经济带具有源远流长的长江文化，既有上游巴蜀文化、中游荆楚文化、下游吴越文化等地域特色，又有长江三峡、江西庐山、杭州西湖等山川秀色。可以通过调查研究，建立长江经济带生态文化数据库，深度挖掘其生态文化资源。此外，可以打造长江诗路文化走廊，以数字化技术为支撑手段，以文旅融合为方向，将长江文化旅游发展成为世界一流的旅游目的地，为“美丽中国”和生态文化建设提供示范。

　　生态文明建设是一项任重而道远的系统工程，其中生态文化体系是精神灵魂，生态经济体系是物质基础，生态目标责任体系是“指挥棒”，生态文明制度体系是体系保障，生态安全体系是自然底线。近年来各地的实践表明，立足于地方区域生态特点，形成政府—高校—企业的合作联动机制，打造从科研到智库再到应用的全链条平台，有助于统筹推进生态文明建设体系，推动我国生态文明建设迈上新台阶。而立足长江经济带“生态优先绿色发展主战场”建设，打好生物多样性保卫战和生态经济、生态系统、生态产品、生态文化攻坚战，必将是生态文明建设中的辉煌篇章。

　　《光明日报》（ 2023年01月10日 06版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）